a. Sơ lược về sắc ký khí
Sắc ký khí là kỹ thuật sắc ký phổ biến, có độ nhạy cao và được áp dụng đầu tiên vào những năm 40 để kiểm tra các phân đoạn tinh chế của dầu hỏa. Sắc ký khí là phương pháp phân tích dựa trên sự phân chia dùng để tách chất bay hơi hoặc có thể bay hơi khi gia nhiệt nhưng không phá hủy mẫu. Các chất được tách ra khỏi
19
hỗn hợp bởi tương tác khác nhau của chúng với pha tĩnh. Dòng khí không đóng vai trò của một pha động thực sự trong hệ thống sắc ký, nó chỉ làm nhiệm vụ lôi cuốn các chất trong pha hơi chạy dọc theo pha tĩnh để chúng có thể tương tác với pha tĩnh. Vì vậy, dòng khí chạy trong cột sắc ký chỉ được gọi là khí mang. Đóng vai trò đẩy các chất ra khỏi pha tĩnh trong sắc ký khí chính là nhiệt độ. Các chất có nhiệt độ sôi khác nhau sẽ bị lưu trữ hay bị lôi cuốn bởi dòng khí mang khác nhau, từ đó các chất tách ra khỏi nhau. Các cấu tử sau khi ra khỏi cột sẽ được phát hiện bằng một bộ phận phát hiện và ghi thành pick.
Tùy thuộc vào bản chất pha tĩnh, chia thành hai loại sắc ký khí:
Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.
Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography): Pha tĩnh là một chất lỏng không bay hơi.
b. Cấu tạo của sắc ký khí
Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của máy sắc ký khí (Hình 1.4)
Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo của sắc ký khí
Hệ thống cung cấp khí mang
Khí mang trơ về mặt hóa học như Heli, Ar, N2, CO2, H2 và lựa chọn khí mang
quyết định bởi detector sử dụng. Hệ thống cung cấp khí mang bao gồm các bộ điều chỉnh áp suất, thiết bị đo áp suất, thiết bị đo tốc độ dòng. Hệ thống khí mang còn chứa hệ thống lọc phân tử để tách nước và chất nhiễm bẩn khác. Độ tinh khiết của khí phải đạt 99,95%. Có thể sử dụng bình chứa khí hoặc các thiết
bị sinh khí (thiết bị tách khí N2 từ không khí, thiết bị cung cấp khí H2 từ nước
cất,…).
20
Cách thông dụng nhất để đưa mẫu vào cột là sử dụng một bơm tiêm mẫu vi
lượng để tiêm một mẫu lỏng hoặc khí qua một đệm cao su silicon chịu nhiệt vào buồng hóa hơi. Lượng mẫu bơm vào thay đổi từ 0,1 – 10 μl đối với cột mao quản, cột nhồi lượng mẫu bơm có thể lớn hơn.
Có 2 cách đưa mẫu vào cột: bằng tiêm mẫu thủ công hoặc tiêm mẫu tự động.
Lò cột và cột phân tích
Lò cột làm nhiệm vụ điều nhiệt cho cột sắc ký Có 2 loại cột: cột nhồi và cột mao quản.
- Cột nhồi (packed column): cột thường được làm bằng thép không rỉ, niken, thủy tinh với đường kính 3 – 6 mm và chiều dài từ 1 – 5 m chứa các hạt chất mang rắn được phủ pha tĩnh lỏng hoặc bản thân hạt rắn là pha tĩnh được nhồi vào trong cột. Cột nhồi thường có hiệu quả tách thấp, tuy nhiên có hệ số lưu giữ cao, dung lượng mẫu lớn.
- Cột mao quản (capillary): được chế tạo từ thủy tinh oxit tinh khiết nấu chảy, có
mức độ liên kết cao nên bền và chịu được nhiệt độ cao đến 350oC, cột có đường
kính trong 0,1 – 5 μm phủ thành trong cột hoặc các chất mang rắn phủ một lớp pha tĩnh mỏng được gắn trên bề mặt bên trong của cột, hoặc một pha tĩnh xốp của chất hấp phụ hay rây phân tử.
Đầu dò
Đầu dò dùng phát hiện tín hiệu để định tính và định lượng các chất cần phân tích. Có nhiều loại đầu dò khác nhau tùy theo mục đích phân tích như đầu dò ion hóa ngọn lửa (Flame Ioniation Detector), đầu dò dẫn nhiệt (Thermal Conductivity Detector), đầu dò cộng kết điện tử (Electron Capture Detector), đầu dò quang hóa ngọn lửa (Flame Photometric Detector), đầu dò NPD (Nitrogen Phospho Detector), đầu dò khối phổ (Mass Spectrometry Detector).
Bộ phận ghi nhận tín hiệu
Bộ phận này ghi tín hiệu cho đầu dò phát hiện. Đối với các hệ thống sắc ký hiện đại, phần này được phần mềm trong hệ thống ghi nhận, lưu các thông số, sắc ký đồ, các thông số liên quan đến peak như tính đối xứng, hệ số phân giải,… đồng thời tính toán, xử lý các thông số liên quan đến kết quả phân tích.